Лекция № 3. Бр как дисперсные системы (дс). Их свойства, классификации.

Важнейшей отличительной особенностью БР является то, что они представляют собой физико-химические системы, состоящие из одной или нескольких фаз. Такие системы называются дисперсными.

Дисперсная система (ДС) - это раздробленная система, в которой одно вещество раздроблено (диспергировано) и распределено в другом веществе.

Вещество, которое диспергировано, называется дисперсной фазой (ДФ), а среда, в которой это вещество распределено - дисперсионной средой (ДСр).

БР в большинстве случаев относятся к гетерогенным системам (состоящие из 2-х и более фаз и имеющие поверхность раздела между фазами). У них дисперсионная среда представлена жидкостью (вода, нефть, дизельное топливо), а дисперсная фаза – твердыми частицами глины, утяжелителей, наполнителей (суспензии); жидкостью, нерастворяемой в дисперсионной среде, например, нефтью, дизельным топливом (эмульсии) или газом (пены и аэрированные жидкости).

Реальные БР – это многокомпонентные 2-х или 3-х фазные гетерогенные системы.

Мерой раздробленности ДС служат поперечный размер частиц d или обратная величина Д= 1/d, называемая дисперсностью, или удельная поверхность S_уд , т.е. межфазная поверхность, приходящаяся на ед. объема ДФ обычно на 1 см². Все эти величины взаимосвязаны. Чем меньше размер частиц, тем больше дисперсность или удельная поверхность, и наоборот. Дисперсность определяет многие свойства ДС, в частности водоотдачу и структурно – механические свойства БР.

По степени дисперсности системы делятся на высокодисперсные или коллоидные, если поперечный размер частиц находится в пределах 10^-5 - 10^-7 см. Эти системы относительно устойчивые. Частицы можно наблюдать в ультрамикроскоп, они прозрачны.

Тонкодисперсные системы с размерами частиц 10^-2 - 10^-5 см. Эти системы неустойчивы в отсутствии стабилизаторов, непрозрачны, их можно наблюдать в микроскоп. К ним относятся суспензии, эмульсии, пены.

Грубодисперсные системы с размерами частиц равными или больше 10^-2 см. К ним относятся взвеси почвы, песка и других материалов в жидкости. Эти системы неустойчивы даже в присутствии стабилизаторов, быстро разделяются на фазы, непрозрачны, частицы видны невооруженным глазом.

Все три системы являются гетерогенными и имеют поверхность раздела между ДФ и ДСр, что обусловливает наличие свободной поверхностной энергии на границе раздела фаз.

БР – полидисперсные системы, состоящие из трех этих систем с преобладанием коллоидных и тонкодисперсных систем.

Отсутствие единой классификации ДС объясняется тем, что любая классификация принимает в качестве критерия не все свойства ДС, а только какое-нибудь из них.

Существуют классификации по: 1) агрегатному состоянию, 2) по межфазному взаимодействию, 3) по дисперсности (или размеру частиц), а также по структуре, по фазовой различимости и другие. Мы рассмотрим наиболее важные из них.

Классификация по агрегатному состоянию

В зависимости от агрегатного состояния все дисперсные системы можно разделить на 9 типов (таблица1). Необходимым условием образования ДС является ограниченная растворимость вещества ДФ в Дср. Так, системы Г/Г обычно не фигурируют в классификации вследствие неограниченной взаимной растворимости газов.

Таблица 1.

Типы дисперсных систем

№	Дисперсная фаза	Дисперсная среда	Обознач. Системы	Тип системы	Некоторые примеры
1	Твердая	Жидкая	Т/Ж	Золи, суспензии	Дисперсии (взвеси) в прир.водах,золи метал-лов в воде, бактерии
2	Жидкая	Жидкая	Ж/Ж	Эмульсии	Молоко, смазки, сырая нефть
3	Газообразная	Жидкая	Г/Ж	Газовые эмульсии, пены	Мыльная пена
4	Твердая	Твердая	Т/Т	Твердые коллоидные растворы	Минералы, некоторые сплавы (самоцветы, сталь, чугун)
5	Жидкая	Твердая	Ж/Т	Пористые тела капиллярные системы, гели	Адсорбенты, почвы, влажные грунты и некоторые минералы (опал, жемчуг)
6	Газообраз- ная	Твердая	Г/Т	Пористые и капил-лярные системы, ксерогели	Пемза, силикагель, активные угли
7	Твердая	Газообразная	Т/Г	Аэрозоли (пыли, дымы)	Табачный дым, угольная и космич пыль, порошки
8	Жидкая	Газообразная	Ж/Г	Аэрозоли (туманы)	Туман, кучевые облака, тучи
9	Газообразная	Газообразная	Г/Г	Системы с флук-туациями плот-ти	Атмосфера Земли